Системы автоматизированные измерения и учета электроэнергии и энергоресурсов "ИЦ ЭАК" (АСКУЭР "ИЦ ЭАК"), 60241-15

Назначение

Системы автоматизированные измерения и учёта электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР «ИЦ ЭАК»), предназначены для комплексного измерения количества отпущенной, распределённой и потреблённой электрической энергии (мощности), тепловой энергии, расхода и количества холодной и горячей воды в точках учета, а также для автоматического и автоматизированного сбора, накопления, анализа, обработки и передачи информации о потреблении энергоресурсов в центр сбора и обработки данных.

Описание

АСКУЭР «ИЦ ЭАК» строятся по принципу многоуровневых систем с распределённой функцией измерения и учёта, централизованной функцией сбора, накопления, обработки и отображения данных потребления энергоресурсов с возможностью масштабирования по уровням и являются проектно-компонуемым изделиями.

Системы могут применяться в жилом секторе потребления: в жилых кварталах, в многоквартирных и индивидуальных домах, на небольших предприятиях с малым энергопотреблением, административных и жилых зданиях и приравненных к ним предприятиях для коммерческих целей. В отдельных случаях системы могут быть применены и на объектах более крупного масштаба.

Алгоритм измерений АСКУЭР «ИЦ ЭАК» и информационное взаимодействие между уровнями организовано следующим образом:

Измерительно-информационный комплекс (ИИК), 1-й уровень

Счетчики электрической энергии, состоящие из первичных измерительных преобразователей напряжения и тока, быстродействующего АЦП, процессора обработки сигналов (обрабатывающего цифровые сигналы для интегрирования измеренных величин) подключаются непосредственно/через измерительные трансформаторы тока и напряжения к электрической сети. Счетчики электрической энергии измеряют количество потребленной электроэнергии, сохраняют результаты измерений в энергонезависимой памяти. Счетчики электрической энергии через встроенный PLC-модем или интерфейс RS-232/RS-485 передают измеренные данные в концентраторы данных (УСПД) на 2-й уровень по запросу или в автоматическом режиме. При наличии встроенного или внешнего GSM/GPRS-модема (коммуникатора) измеренные данные передаются непосредственно на верхний (3-ий) уровень.

Счетчики холодной и горячей воды (водосчетчики) измеряют объем протекающей воды в трубопроводе.

Водосчетчики с цифровым интерфейсом M-Bus для передачи данных измерений подключаются к соответствующему интерфейсу счетчиков электрической энергии или УСПД.

Водосчетчики с импульсным выходом подключаются к соответствующим входам тепловычислителя, входящего в состав теплосчетчика, либо к входам счетчика импульсов -регистратора с встроенным радиомодулем.

Водосчетчики с встроенным радиомодулем периодически в автоматическом режиме передают по радиоканалу данные измерений на приемные модули с радиомодемом, с которых данные от группы счетчиков передаются по интерфейсу RS-232/RS-485 на УСПД. Передача данных по радиоканалу производится в диапазоне частот 433, 075 - 434, 79 МГц, разрешенных для использования в устройствах дистанционного управления и передачи телеметрии, телеуправления, сигнализации, передачи данных в соответствии с решением

ГКРЧ от 07.05.2007 г. № 07-20-03-001 (Приложение 1) и не требующих регистрации в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 13.10.2011 г. № 837. Дальность связи -от 30 до 100 м, в зависимости от наличия перегородок на пути радиосигнала.

Теплосчетчики, включающие тепловычислитель, расходомеры (счетчики воды) и термодатчики, измеряют объем теплоносителя и его температуры в подающем и обратном трубопроводах системы теплоснабжения, вычисляют тепловую энергию по значениям параметров теплоносителя.

Тепловычислитель через цифровой интерфейс M-Bus подключается к соответствующему входу счетчика электрической энергии для передачи данных на 2-ой уровень, либо по интерфейсу RS-232/RS-485 - к GSM/GPRS-модему для передачи данных измерений на 3-ий уровень либо в сеть Ethernet при наличии соответствующего интерфейсного модуля.

Информационно-вычислительный комплекс электроустановки/Устройство сбора и передачи данных (ИВКЭ/УСПД), 2-й уровень

Результаты собственных измерений счетчиков электрической энергии, а также измерения подключенных к ним приборов учета воды и тепла из счетчиков электрической энергии с встроенными PLC-модемами передаются по проводам силовой сети с использованием технологии PLC в УСПД - концентраторы данных. Измерения от приборов учета энергоресурсов с встроенными интерфейсами RS-485, M-Bus, Ethernet либо от водосчетчиков с радимодулем, через приемные модули по интерфейсу RS-485 также передаются в УСПД. В УСПД производится архивирование полученной информации и выдача ее в заданном объеме по запросу от ИВК.

Передача данных на уровень ИВК (в зависимости от проектного решения) может осуществляться как по GSM (GPRS) каналу связи, так и по Ethernet с помощью модемов -преобразователей интерфейсов, устанавливаемых в концентраторы данных (УСПД) либо отдельно.

Подключение концентраторов данных (УСПД) с помощью преобразователей интерфейсов дает возможность сбора данных в рамках локально-вычислительной сети (ЛВС) потребителя АСКУЭР «ИЦ ЭАК». Подключение концентраторов данных с помощью технологии GPRS позволяет обеспечить сбор данных с распределенных точек учета через сеть Интернет и имеет значительно более высокую скорость передачи данных по сравнению с GSM. В этом случае применяются защищенные каналы связи (зашифрованные туннели). Кроме того, с целью защиты информации, концентраторы данных (УСПД) также осуществляют процедуру шифрования передаваемых данных при работе в публичных сетях. Информационно-вычислительный комплекс (ИВК), 3-й уровень

ИВК установленный в центре сбора и обработки данных (ЦСОД), осуществляет сбор, накопление, обработку, хранение и отображение информации о потреблении энергоресурсов. ИВК АСКУЭР «ИЦ ЭАК» включает в себя:

1)    Сервер(а) сбора данных, с предустановленным программным обеспечением Network Energy Services (ПО NES);

2)    Сервер(а) приложений, с предустановленным программным обеспечением «ПО АИИС КУЭР RDM»;

3)    Сервер(ы) баз(ы) данных с СУБД Microsoft SQL Server и/или СУБД Oracle, другими СУБД;

4)    Источник(и) бесперебойного питания для непрерывной (надежной) работы ЦСОД;

5)    Маршрутизатор(ы) и коммутатор(ы) для организации ЛВС, выхода в Интернет и построения туннелей с целью сбора данных с распределенных концентраторов (УСПД) через GPRS;

6)    Сетевое хранилище.

ПО NES, когда это необходимо, устанавливается для управления сбором данных с объектов, СУБД Microsoft SQL Server/СУБД Oracle в этом случае обеспечивает хранение информации о топологии сети, настроек конфигурации опроса и временного хранения данных и событий, ПО АИИС КУЭР RDM обеспечивает выполнение всех функций АСКУЭР «ИЦ ЭАК».

АСКУЭР «ИЦ ЭАК» обеспечивает выполнение следующих функций:

1)    автоматическое измерение в точках учета и поставки соответственно потребленной и отпущенной активной и реактивной электрической энергии по нескольким тарифам, объема холодной и горячей воды, тепловой энергии;

2)    автоматический сбор в ЦСОД с периодичностью от нескольких минут до одного раза в месяц (определяется пользователем) следующих данных:

-    измеренное значение суммарной активной электрической энергии на 00:00:00 часов каждых суток или первого числа месяца, кВтч;

-    измеренное значение суммарной реактивной электрической энергии на 00:00:00 часов каждых суток или первого числа месяца, квар • ч (при необходимости);

-    измеренное значение суммарной активной электрической энергии на 00:00:00 часов каждых суток или первого числа месяца по каждому действующему тарифу, кВтч;

-    измеренных значений отпущенной и потребленной величины объема холодной и горячей воды (м3), теплоносителя (м3), температуры в подающем и обратном трубопроводах (°С) на 00:00:00 часов каждых суток или первого числа месяца;

-    всех зарегистрированных счетчиком на 00:00:00 часов каждых суток или первого числа месяца событий за сутки или месяц;

3)    сбор по запросу в полном объеме или выборочно по каждой точке учета следующих данных:

-    измеренное значение текущей активной мощности, кВт;

-    измеренное значение текущей реактивной мощности, квар;

-    измеренное значение текущего напряжения по каждой фазе, В;

-    измеренных значений отпущенной и потребленной величины объема холодной и горячей воды (м3), теплоносителя (м3), температуры в подающем и обратном трубопроводах (°С);

-    измеренное значение тепловой энергии (Г кал, кДж);

всех или по выбору признаков текущего состояния и зарегистрированных счетчиком электрической энергии (мощности) событий;

4)    автоматический сбор с заданной периодичностью и по запросу привязанных к единому календарному времени данных, характеризующих критические изменения параметров в точках учета, в том числе выход уровня напряжения на любой фазе за установленные границы, а также сбор по запросу данных о состоянии и изменении значений этих параметров;

5)    автоматический сбор с заданной периодичностью и по запросу данных о состоянии технических средств автоматизации и данных регистрации событий изменения этих состояний;

6)    автоматическая по факту возникновения события передача в ЦСОД аварийных сигналов от счетчиков электрической энергии (мощности):

-    открытие клеммной крышки счетчика;

-    изменение направления потребления энергии на обратное;

-    инверсия фазы счетчика;

7)    хранение данных об измеренных величинах и зарегистрированных событиях в базе данных ЦСОД в течение не менее 3,5 лет;

8)    обеспечение технической возможности производить дистанционное выполнение конфигурирования и задание параметров счетчиков электрической энергии (мощности) и концентраторов данных;

9)    обеспечение технической возможности передачи с уровня ИВК в концентратор данных и далее в счетчик электрической энергии (мощности) команд включения/отключения нагрузки и значений уставок ограничения мощности потребления;

10)    обеспечение защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне;

11)    проведение диагностики состояния и мониторинга функционирования технических и программных средств АСКУЭР «ИЦ ЭАК»;

12)    обеспечение единства времени во всех измерительных и иных технических средствах системы, имеющих встроенные часы, посредством синхронизации часов технических средств системы с единым временем UTC с учетом поясного часового сдвига и перехода на зимнее/летнее время;

13)    обеспечение отображения поясного времени на табло счетчиков электрической энергии (мощности);

14)    обеспечение возможности ручного ввода автономно-считанной информации в базу данных при отсутствии или временном отключении каналов связи.

В АСКУЭР «ИЦ ЭАК» реализована система обеспечения единого времени (СОЕВ), и все средства измерений АСКУЭР «ИЦ ЭАК», имеющие встроенные часы, синхронизируются с единым временем UTC (всеобщим координированным временем). В качестве источника синхронизации системного времени использован тайм-сервер Государственной службы времени и частоты Российской Федерации (ГСВЧ РФ), часы и время которого корректируются с атомарной точностью. Данные с тайм-сервера периодически принимаются через Интернет, точность времени серверов ЦСОД может составляет не более ±0.03 с. С учетом задержки сигналов с точным временем в каналах связи синхронизация программных часов компонентов Системы производится с точностью не хуже ±5 с/сутки.

В качестве основного или дополнительного источника синхронизации системного времени может быть использован приемник сигналов точного времени ГЛОНАСС/GPS.

Программное обеспечение

Программное обеспечение NES обеспечивает сбор данных с приборов учета KNUM-1021, KNUM-1023, KNUM-2023 и подключенных к ним M-Bus устройств. Собранные данные хранятся в базе данных MS SQL для последующей передачи в «ПО АИИС КУЭР RDM» для длительного хранения и составления отчетов для пользователей. Также NES System хранит данные о топологии сети и состоянии каналов связи с приборами учета. Вычислений над полученными данными не производится.

Программное обеспечение «ПО АИИС КУЭР RDM» предназначено для автоматизированного сбора данных по расходу электроэнергии и энергоресурсов, мгновенных параметров электросети, диагностических данных со счетчиков электрической энергии и других ресурсов, а также для дальнейшего хранения, отображения, обработки и анализа полученной информации.

Метрологически значимые параметры и данные защищены от преднамеренного или случайного изменения путем введения паролей и пломбирования узлов АСКУЭР «ИЦ ЭАК»

Сведения о программном обеспечении АСКУЭР «ИЦ ЭАК» представлены в таблице 1.

Уровень защиты ПО АИИС КУЭР RDM от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню высокий по Р 50.2.077-2014.

Метрологические характеристики ИИК АСКУЭР «ИЦ ЭАК», указанные в таблице 2, нормированы с учетом ПО.

Технические характеристики

Основные технические и метрологические характеристики АСКУЭР «ИЦ ЭАК» представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные технические и метрологические характеристики АСКУЭР «ИЦ ЭАК»

Таблица 3 - Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активной электрической энергии (при номинальном напряжении и симметричной нагрузке и нормальных условиях эксплуатации) для ИИК, ±5%w_

Примечания:

1    В качестве характеристик относительной погрешности указаны границы интервала, соответствующие доверительной вероятности 0,95.

2    W1(2)%, W5%, W20%, W100%, W120% - значения электроэнергии при 1(2)%-ном, 5%-ном, 20%-ном, 100%-ном, 120%-ном (от номинального) значениях силы тока в сети соответственно.

3    Класс точности трансформаторов тока - по ГОСТ 7746-2001.

4    Класс точности трансформаторов напряжения - по ГОСТ 1983-2001.

5    Класс точности счетчиков при измерении активной энергии - по ГОСТ 31819.21-2012 и ГОСТ 31819.22-2012.

Таблица 4 - Пределы допускаемой относительной погрешности измерений реактивной электрической энергии (при номинальном напряжении, симметричной нагрузке и нормальных условиях эксплуатации для ИИК, ±5%W

Примечания:

1    В качестве характеристик относительной погрешности указаны границы интервала, соответствующие доверительной вероятности 0,95.

2    W1(2)%, W5%, W20%, W100%, W120% - значения электроэнергии при 1(2)%-ном, 5%-ном, 20%-ном, 100%-ном, 120%-ном (от номинального) значениях силы тока в сети соответственно.

3    Класс точности трансформаторов тока - по ГОСТ 7746-2001.

4    Класс точности трансформаторов напряжения - по ГОСТ 1983-2001.

5    Класс точности счетчиков при измерении реактивной энергии - по ГОСТ 31819.23-2012.

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульные листы эксплуатационной документации на системы автоматизированные измерения и учёта электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР «ИЦ ЭАК») типографским способом.

Комплектность

В комплект поставки входит техническая документация на систему и на комплектующие средства измерений.

Комплектность АСКУЭР «ИЦ ЭАК» представлена в таблице 5.

* Состав и конфигурация оборудования может изменяться в зависимости от требований к системе.

**Применение тайм-сервера или конкретного типа сертифицированного в РФ оборудования определяется в процессе проектирования системы.

Поверка

осуществляется по документу МП 60241-15 «Методика поверки. Системы автоматизированные измерения и учета электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК», утвержденному ФГУП "ВНИИМС" 15.01.2015 г.

Перечень основных средств поверки:

Переносной компьютер с ПО и оптический преобразователь для работы со счетчиками энергоресурсов и УСПД;

Радиочасы «МИР РЧ-01» (№ в реестре средств измерений Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений). Погрешность синхронизации шкалы времени ± 0,1 с.

Сведения о методах измерений

Методика измерений изложена в документе «Методика выполнения измерений электрической энергии и мощности, тепловой энергии, объема холодной и горячей воды с использованием систем автоматизированных измерения и учета электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР «ИЦ ЭАК»).

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системам автоматизированным измерения и учета электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР «ИЦ ЭАК»)

1.    ГОСТ 22261-94 "Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия".

2.    ГОСТ Р 8.596-2002 "ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения".

3.    ГОСТ Р 51649-2000 "Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия".

4.    ГОСТ Р 50601-93 "Счетчики питьевой воды крыльчатые. Общие технические условия".

5.    ГОСТ Р 50193.1-92 "Измерение расхода воды в закрытых каналах. Счетчики холодной питьевой воды. Технические требования".

6.    ГОСТ 7746-2001 "Трансформаторы тока. Общие технические условия".

7.    ГОСТ 1983-2001 "Трансформаторы напряжения. Общие технические условия".

8.    ГОСТ 31819.22-2012 (IEC 62053-22:2003) «Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 22. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2S и 0,5S».

9.    ГОСТ 31819.21-2012 (IEC 62053-21:2003) "Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 21. Статические счетчики активной энергии классов точности 1 и 2".

10.    ГОСТ 31819.23-2012 (IEC 62053-23:2003) "Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования. Часть 23. Статические счетчики реактивной энергии".

11.    ТУ 4222-009-14134359-14 Системы автоматизированные измерения и учёта электроэнергии и энергоресурсов «ИЦ ЭАК» (АСКУЭР «ИЦ ЭАК»).

Рекомендации к применению

- вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.